3. Оценка оползневой опасности и основные методы наблюдений за состоянием оползней

3. Оценка оползневой опасности и основные методы

наблюдений за состоянием оползней

3.1. Оценка оползневой опасности

Оценка оползневой опасности, как правило, включает в себя комплекс работ:

- изучение оползневой обстановки в районе работ, включая анализ всех оползневых проявлений (форма проявления, мощность оползневых масс, степень их обводнения, механизм возникновения и развития оползневых деформаций, тип оползня по механизму) и состояния склонов, примыкающих к исследуемому участку. Характеристика типов оползней (содержательная часть и рисунки). Возможные формы разрушения склона в результате развития оползневого процесса (характер и величины разрушительных деформаций);

- геомеханический анализ геологического строения и инженерно-геологических условий участка исследований, включая рассмотрение характеристик физико-механических свойств грунтов толщи, оценку структурной прочности грунта каждого слоя и определение действующего давления от веса вышележащих слоев с учетом возможной техногенной нагрузки;

- выявление (распознавание) возможного типа оползня и степени активности склона с оценкой факторов (по статье). Определяются основные факторы (параметры), характеризующие тип оползня и степень его активности (по статье);

- обоснование расчетных схем на основе учета механизма возникновения (активизации) и развития оползневых деформаций;

- проведение расчетов устойчивости с целью выявления возможных причин возникновения (активизации) оползневых деформаций (учитываются возможные изменения гидрогеологических условий, в том числе возникновение восходящей и нисходящей фильтрации и соответствующих напоров; образование подвижек нижней части склона и как следствие "подрезка" верхней его части; изменения свойств грунтов в результате обводнения или в процессе деформирования, техногенная нагрузка);

- разработка рекомендаций по эффективным и рациональным защитным мероприятиям и мониторингу.

3.2. Организация мониторинга

Мониторинг оползней представляет собой сложную инженерную задачу, для решения которой используются различные методы диагностики и контроля.

Особенно сложной данная задача предстает при строительстве в оползневой зоне крупных сооружений (дороги, мосты, туннели, здания), поскольку это приводит к существенному перераспределению нагрузок внутри оползневой массы.

Основные методы контроля состояния оползней:

Геофизический

Организация геофизического мониторинга оползневых процессов предполагает наличие двух этапов исследований. На первом этапе изучаются инженерно-геологические условия оползневого участка: пространственные параметры оползня; положение зоны скольжения, уровня грунтовых вод; оценка направления и скорости фильтрационного потока; физико-механические свойства оползневых масс. В этих целях проводятся, как правило, одноразовые геофизические исследования по детальной сети продольных и поперечных профилей, проложенных на оползневом склоне. На втором этапе проводятся исследования динамики оползневого процесса для прогнозирования его возможного развития и разработки противооползневых мероприятий. С этой целью осуществляются режимные геофизические наблюдения. При этом отдельные виды исследований или их совокупность повторяют через определенные промежутки времени, продолжительность которых зависит от активности оползня. Целью режимных наблюдений (мониторинга) является изучение оползневого процесса в пространстве (изменение положения границ пород, затронутых оползневым процессом; развитие оползневых трещин, активных и пассивных зон в пределах оползневого склона) и во времени (установление закономерностей изменения состояния и свойств пород, скорости и механизма движения оползневых масс). В комплекс геофизических методов, помимо используемых на первом этапе, добавляются высокоточная гравиметрия, круговые наблюдения методами сейсморазведки и электроразведки, наблюдения за перемещением искусственных и естественных геофизических реперов.

Инклинометрический

Суть метода: бурится скважина, затем зонд инклинометра опускается в скважину и в процессе опускания в заданных точках производятся измерения наклона обсадных труб (ствола скважины). Далее, на основе измеренных углов наклона и азимута с привязкой к глубине погружения, рассчитывается траектория движения зонда - то есть скважины. Этот метод предполагает, что нижний конец трубы неподвижен (находится ниже плоскости скольжения оползня), поэтому для правильного подбора глубины скважин нужны данные предварительных изысканий.

Особенностью является то, что это глубинный метод, позволяющий определить плоскость скольжения оползня.

Установка инклинометров осуществляется на противооползневых сооружениях и на объектах, подвергающихся фактическому либо потенциальному воздействию оползней.

Геодезический

Суть метода: для съемок в условиях горной местности используется тахеометрическая съемка (тахеометр - прибор, сочетающий классический теодолит с лазерным дальномером). В результате измерения зрительной трубой тахеометра получают 3 координаты - направление, расстояние (полярные координаты) и превышение измеряемого объекта относительно точки стояния прибора.

Геодезический (автоматизированный)

Суть метода: на неподвижном участке склона ставится лазер, на контролируемом участке (потенциально опасном) ставятся несколько "целей" (призм) для лазера. С помощью опросного устройства лазер периодически сканирует расстояние до целей.

Это поверхностный метод, требующий открытого пространства, недостаточно эффективен в горной лесистой местности. Расстояние между лазером и целями не превышает 1 км в ясную погоду; в дождь, туман, снег и т.д. возможности данного метода сильно ограничены.

GPS-датчики

Суть метода: датчик с устройством GPS-позиционирования ставится на оползневом участке. Периодически через спутники происходит определение координат датчика.

Является поверхностным методом. Точности системы хватает не для всех типов оползневых смещений. Для правильной работы необходимо корректное расположение 3-х спутников (точность системы меняется в зависимости от географического положения). Точность GPS-датчика очень сильно ухудшается по мере удаления от центрального устройства (базы).

Волоконно-оптическая система геотехнического мониторинга

Суть метода: выкапывается траншея глубиной ~ 30 - 50 см, на дно которой укладывается непрерывный волоконно-оптический сенсор (кабель). Затем траншея засыпается. Подвижки грунта вызывают удлинение/сжатие сенсора, что приводит к изменению параметров зондирующего сигнала от анализатора, который подключается к одному или двум концам сенсора.

Особенности метода:

- поверхностный и глубинный метод;

- наивысшая чувствительность среди всех существующих методов контроля оползней;

- распределенный метод (сенсор является пассивным элементом, может быть любой протяженности: от нескольких метров до сотен километров).

Система оптимизирована под непрерывную работу. Один анализатор способен контролировать непрерывный сенсор протяженностью до 50 км. Можно ограничиться и периодическими выездными измерениями.

Исходя из этого, применительно к мониторингу оползней, существует 2 (два) различных подхода:

- использовать слабо защищенный, но очень точный сенсор на стадии строительных изысканий. Такой сенсор очень быстро покажет "картину" оползня, которая позволит в срочном порядке скорректировать проект в случае обнаруженных негативных процессов повышенной опасности (обойти особо опасные места, усилить конструкцию сооружения и т.д.).

- использовать менее чувствительные сенсоры деформации грунта, но зато хорошо защищенные (от растягивающих и сдавливающих усилий, от грызунов и т.д.), способные работать долгие годы без ухудшения своих свойств и без обрывов.

Геотехнический мониторинг контроля состояния оползней

Организация геотехнического мониторинга контроля состояния оползней осуществляется:

в режиме посещения (периодические режимные наблюдения);

в автоматическом режиме (полностью автоматический мониторинг, все точки контроля работают и передают информацию в режиме реального времени, т.е. в режиме "online");

частично автоматизированный мониторинг, часть точек контроля работают в автоматическом режиме (например, точки контроля уровня грунтовых вод (пьезометры) и горизонтальные экстензометрические створы за контролем оползневых подвижек), а часть точек - например, точки инклинометрического контроля для выявления глубины поверхности скольжения - в режиме посещения. При этом выезд на место проведения работ для выполнения инклинометрических замеров может осуществляться при фиксировании оползневых смещений по створам экстензометров, работающих в автоматическом режиме.